混凝土力學(xué)性能淺談

1、山東魯橋建設(shè)有限公司內(nèi)部技術(shù)交流會(huì)山東魯橋建設(shè)有限公司內(nèi)部技術(shù)交流會(huì)目錄目錄1. 混凝土的組成結(jié)構(gòu)混凝土的組成結(jié)構(gòu)2.單軸應(yīng)力狀態(tài)下的混凝土強(qiáng)度單軸應(yīng)力狀態(tài)下的混凝土強(qiáng)度3.3.復(fù)合受力狀態(tài)下混凝土的強(qiáng)度復(fù)合受力狀態(tài)下混凝土的強(qiáng)度4.4.混凝土立方體抗壓強(qiáng)度檢測(cè)混凝土立方體抗壓強(qiáng)度檢測(cè)5.5.水泥混凝土抗壓強(qiáng)度的評(píng)定水泥混凝土抗壓強(qiáng)度的評(píng)定6.6.小結(jié)小結(jié)1. 混凝土的組成結(jié)構(gòu)混凝土的組成結(jié)構(gòu)通常把混凝土的結(jié)構(gòu)分為三種類(lèi)型：通常把混凝土的結(jié)構(gòu)分為三種類(lèi)型：.宏觀結(jié)構(gòu)：宏觀結(jié)構(gòu)：即砂漿和粗骨料兩組分體系。即砂漿和粗骨料兩組分體系。.亞微觀結(jié)構(gòu)：亞微觀結(jié)構(gòu)：即混凝土中的水泥砂漿結(jié)構(gòu)。即混凝土中的水

2、泥砂漿結(jié)構(gòu)。.微觀結(jié)構(gòu)：微觀結(jié)構(gòu)：也即水泥石結(jié)構(gòu)，包括水泥凝膠、晶體骨架、未也即水泥石結(jié)構(gòu)，包括水泥凝膠、晶體骨架、未水化完的水泥顆粒和凝膠孔組成。水化完的水泥顆粒和凝膠孔組成。注意：注意：1.1.骨料的分布及骨料與基相之間在界面的結(jié)合強(qiáng)度是影響混凝土強(qiáng)度的重要因素；骨料的分布及骨料與基相之間在界面的結(jié)合強(qiáng)度是影響混凝土強(qiáng)度的重要因素； 2.2.在荷載的作用下，微裂縫的擴(kuò)展對(duì)混凝土的力學(xué)性能有著極為重要的影響。在荷載的作用下，微裂縫的擴(kuò)展對(duì)混凝土的力學(xué)性能有著極為重要的影響。2.單軸應(yīng)力狀態(tài)下的混凝土強(qiáng)度單軸應(yīng)力狀態(tài)下的混凝土強(qiáng)度 混凝土結(jié)構(gòu)中，我們主要使用砼的混凝土結(jié)構(gòu)中，我們主要使用砼的抗

3、壓性能抗壓性能。因此抗壓強(qiáng)度。因此抗壓強(qiáng)度是混凝土力學(xué)性能中最主要和最基本的指標(biāo)。是混凝土力學(xué)性能中最主要和最基本的指標(biāo)?；炷恋膹?qiáng)度等級(jí)是用抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值來(lái)劃分的混凝土的強(qiáng)度等級(jí)是用抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值來(lái)劃分的2.12.1混凝土抗壓強(qiáng)度混凝土抗壓強(qiáng)度 1）混凝土立方體抗壓強(qiáng)度和強(qiáng)度等級(jí)）混凝土立方體抗壓強(qiáng)度和強(qiáng)度等級(jí)：邊長(zhǎng)為150mm的混凝土立方體試件，在標(biāo)準(zhǔn)條件下（溫度為202，濕度95%）養(yǎng)護(hù)28天，用標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法測(cè)得的結(jié)果即為抗壓強(qiáng)度，用符號(hào)fcu表示；用標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法測(cè)得的試驗(yàn)結(jié)果具有95%保證率的抗壓強(qiáng)度，即抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值用符號(hào)fcu,k 表示；使用意義：評(píng)定混凝土強(qiáng)度等級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)。 規(guī)范根

4、據(jù)目前結(jié)構(gòu)強(qiáng)度范圍，從C15C80共劃分為14個(gè)強(qiáng)度等級(jí)，級(jí)差為5N/mm2（即5MPa）。2 2）混凝土軸心抗壓強(qiáng)度）混凝土軸心抗壓強(qiáng)度 按標(biāo)準(zhǔn)方法制作的150mml50mm 300mm的棱柱體試件，在溫度為20土2和相對(duì)濕度為95以上的條件下養(yǎng)護(hù)28d，用標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法測(cè)得的具有95保證率的抗壓強(qiáng)度 。對(duì)于同一混凝土，棱柱體抗壓強(qiáng)度小于立方體抗壓強(qiáng)度。 考慮到實(shí)際結(jié)構(gòu)構(gòu)件制作、養(yǎng)護(hù)和受力情況，實(shí)際構(gòu)件強(qiáng)度與試件強(qiáng)度之間存在差異，規(guī)范基于安全取偏低值，規(guī)定軸心抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值和立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值的換算關(guān)系為：kcuckff,2188. 0 式中： 為棱柱體強(qiáng)度與立方體強(qiáng)度之比，對(duì)不大于C50級(jí)

5、的混凝土取0.76，對(duì)C80取0.82，其間按線性插值。2為高強(qiáng)混凝土的脆性折減系數(shù)，對(duì)C40取1.0，對(duì)C80取0.87，中間按直線規(guī)律變化取值。0.88為考慮實(shí)際構(gòu)件與試件混凝土強(qiáng)度之間的差異而取用的折減系數(shù)。使用意義：使用意義：設(shè)計(jì)計(jì)算混凝土構(gòu)件的受彎、受壓承載力時(shí)設(shè)計(jì)計(jì)算混凝土構(gòu)件的受彎、受壓承載力時(shí)采用。采用。 kcuckff,2188. 0劈拉試驗(yàn)FdF2.22.2混凝土的軸心抗拉強(qiáng)度混凝土的軸心抗拉強(qiáng)度 混凝土的軸心抗拉強(qiáng)度可以采用直接軸心受拉的試驗(yàn)方法來(lái)測(cè)定，但由于試驗(yàn)比較困難，目前國(guó)內(nèi)外主要采用圓柱體或立方體的劈裂試驗(yàn)來(lái)間接測(cè)試混凝土的軸心抗拉強(qiáng)度。 使用意義：使用意義：用于

6、分析混凝用于分析混凝土構(gòu)件的開(kāi)裂、裂縫寬度、變形及計(jì)算混凝土構(gòu)件的受沖切、受扭、土構(gòu)件的開(kāi)裂、裂縫寬度、變形及計(jì)算混凝土構(gòu)件的受沖切、受扭、受剪等承載力受剪等承載力。拉壓壓)32(2s , tdlFf 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定軸心抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值與立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值的換算關(guān)系為：0.450.55,20.88 0.3951 1.645tkcu kff0102030405060708090100123456 3.1雙軸應(yīng)力狀態(tài)雙軸應(yīng)力狀態(tài)實(shí)際結(jié)構(gòu)中，混凝土很少處于單向受力狀態(tài)。更多的是處于實(shí)際結(jié)構(gòu)中，混凝土很少處于單向受力狀態(tài)。更多的是處于雙向雙向或或三向三向受受力狀態(tài)。力狀態(tài)。雙向受壓強(qiáng)度大于單向

7、受壓強(qiáng)度，最大雙向受壓強(qiáng)度大于單向受壓強(qiáng)度，最大受壓強(qiáng)度發(fā)生在兩個(gè)壓應(yīng)力之比為受壓強(qiáng)度發(fā)生在兩個(gè)壓應(yīng)力之比為0.3 0.6之間，約之間，約(1.251.60 )fc。雙軸受壓狀。雙軸受壓狀態(tài)下混凝土的應(yīng)力態(tài)下混凝土的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系與單軸受壓應(yīng)變關(guān)系與單軸受壓曲線相似，但峰值應(yīng)變均超過(guò)單軸受壓曲線相似，但峰值應(yīng)變均超過(guò)單軸受壓時(shí)的峰值應(yīng)變。時(shí)的峰值應(yīng)變。在一軸受壓一軸受拉狀態(tài)下，任意應(yīng)在一軸受壓一軸受拉狀態(tài)下，任意應(yīng)力比情況下均不超過(guò)其相應(yīng)單軸強(qiáng)度。力比情況下均不超過(guò)其相應(yīng)單軸強(qiáng)度。并且抗壓強(qiáng)度或抗拉強(qiáng)度均隨另一方并且抗壓強(qiáng)度或抗拉強(qiáng)度均隨另一方向拉應(yīng)力或壓應(yīng)力的增加而減小。向拉應(yīng)力或壓應(yīng)力的增

8、加而減小。3.3.復(fù)合受力狀態(tài)下混凝土的強(qiáng)度復(fù)合受力狀態(tài)下混凝土的強(qiáng)度構(gòu)件受剪或受扭時(shí)常遇到剪應(yīng)力構(gòu)件受剪或受扭時(shí)常遇到剪應(yīng)力t t 和正應(yīng)力和正應(yīng)力s s 共同作用下的復(fù)合受力情況。共同作用下的復(fù)合受力情況?；炷恋目辜魪?qiáng)度：隨混凝土的抗剪強(qiáng)度：隨拉拉應(yīng)力增大而減小應(yīng)力增大而減小 隨隨壓壓應(yīng)力增大而增大應(yīng)力增大而增大當(dāng)壓應(yīng)力在當(dāng)壓應(yīng)力在0.6fc左右時(shí)，抗剪強(qiáng)度達(dá)到最大，左右時(shí)，抗剪強(qiáng)度達(dá)到最大，壓應(yīng)力繼續(xù)增大，則由于內(nèi)裂縫發(fā)展明顯，抗剪強(qiáng)度將隨壓應(yīng)壓應(yīng)力繼續(xù)增大，則由于內(nèi)裂縫發(fā)展明顯，抗剪強(qiáng)度將隨壓應(yīng)力的增大而減小。力的增大而減小。三軸應(yīng)力狀態(tài)三軸應(yīng)力狀態(tài)三軸應(yīng)力狀態(tài)有多種組合，實(shí)際工程遇

9、到較多的螺旋箍筋柱和鋼管混凝土三軸應(yīng)力狀態(tài)有多種組合，實(shí)際工程遇到較多的螺旋箍筋柱和鋼管混凝土柱中的混凝土為三向受壓狀態(tài)。三向受壓試驗(yàn)一般采用圓柱體在等側(cè)壓條柱中的混凝土為三向受壓狀態(tài)。三向受壓試驗(yàn)一般采用圓柱體在等側(cè)壓條件進(jìn)行。件進(jìn)行。側(cè)向壓應(yīng)力的存在可提高混凝土的抗壓強(qiáng)度，關(guān)系為: 式中 被約束混凝土的軸心抗壓強(qiáng)度； 非約束混凝土的軸心抗壓強(qiáng)度； 側(cè)向約束壓應(yīng)力。 側(cè)向壓應(yīng)力的存在還可提高混凝土的延性。 ccf cf lfLcccfff)0.75.4(4.4.混凝土立方體抗壓強(qiáng)度檢測(cè)混凝土立方體抗壓強(qiáng)度檢測(cè)4.1我國(guó)以立方體我國(guó)以立方體28天標(biāo)養(yǎng)抗壓強(qiáng)度作為混凝土強(qiáng)度的特征值天標(biāo)養(yǎng)抗壓強(qiáng)度

10、作為混凝土強(qiáng)度的特征值 (1)混凝土是一種很好的抗壓材料，在混凝土結(jié)構(gòu)中主要用于承受壓力，以混凝土混凝土是一種很好的抗壓材料，在混凝土結(jié)構(gòu)中主要用于承受壓力，以混凝土立方體抗壓強(qiáng)度作為劃分混凝土的主要標(biāo)準(zhǔn)，可以較好地反映混凝土的主要受力特立方體抗壓強(qiáng)度作為劃分混凝土的主要標(biāo)準(zhǔn)，可以較好地反映混凝土的主要受力特性。性。 (2)混凝土的其他力學(xué)性能，如軸心抗壓強(qiáng)度和軸心抗拉強(qiáng)度等，都與混凝土立方混凝土的其他力學(xué)性能，如軸心抗壓強(qiáng)度和軸心抗拉強(qiáng)度等，都與混凝土立方體抗壓強(qiáng)度有一定的關(guān)系。體抗壓強(qiáng)度有一定的關(guān)系。 (3)立方體抗壓試驗(yàn)最簡(jiǎn)單，結(jié)果最穩(wěn)定，便于統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)和進(jìn)行質(zhì)量評(píng)判立方體抗壓試驗(yàn)最簡(jiǎn)單，

11、結(jié)果最穩(wěn)定，便于統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)和進(jìn)行質(zhì)量評(píng)判。 (4)混凝土強(qiáng)度前期增長(zhǎng)較快，混凝土強(qiáng)度前期增長(zhǎng)較快，28天之后緩慢且趨于穩(wěn)定天之后緩慢且趨于穩(wěn)定。 注釋注釋: :1 1）混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)：根據(jù)結(jié)構(gòu)使用功能由設(shè)計(jì)圖決定，如墩柱設(shè)計(jì)）混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)：根據(jù)結(jié)構(gòu)使用功能由設(shè)計(jì)圖決定，如墩柱設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)為強(qiáng)度等級(jí)為C30C30，則，則C30C30混凝土抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值混凝土抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值fcu,k=30=30MPa；2 2）混凝土配合比配制強(qiáng)度）混凝土配合比配制強(qiáng)度f(wàn)cu0：配制強(qiáng)度由混凝土強(qiáng)度等級(jí)決定，如下：配制強(qiáng)度由混凝土強(qiáng)度等級(jí)決定，如下：4.24.2立方體抗壓強(qiáng)度的測(cè)試方法立方體抗壓強(qiáng)度的測(cè)試方

12、法換算系數(shù)：換算系數(shù)：1.051.05換算系數(shù)：換算系數(shù)：0.950.95 標(biāo)標(biāo) 準(zhǔn)準(zhǔn) 試試 件件: : 非標(biāo)準(zhǔn)試件非標(biāo)準(zhǔn)試件: :圖圖3 3 邊長(zhǎng)邊長(zhǎng)150mm150mm的立方體試件的立方體試件200mm200mm200mm200mm100mm100mm100mm100mm150mm150mm150mm150mm圖圖4 4 邊長(zhǎng)邊長(zhǎng)100mm 100mm 、200mm200mm的立方體試件的立方體試件 試件尺寸的選取可依據(jù)粗骨料的最大粒徑來(lái)定試件尺寸的選取可依據(jù)粗骨料的最大粒徑來(lái)定骨料最大粒徑骨料最大粒徑（mm）試件尺寸（試件尺寸（mm）換算系數(shù)換算系數(shù)301001001000.954015

13、01501501602002002001.05 試件養(yǎng)護(hù)試件養(yǎng)護(hù) 標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)：標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)：蒸壓養(yǎng)護(hù)蒸壓養(yǎng)護(hù):同條件養(yǎng)護(hù)：同條件養(yǎng)護(hù)： 把試件放在與把試件放在與工程環(huán)境相同工程環(huán)境相同的條件下進(jìn)行的養(yǎng)護(hù)的條件下進(jìn)行的養(yǎng)護(hù) 在在自然條件自然條件下進(jìn)行的養(yǎng)護(hù)下進(jìn)行的養(yǎng)護(hù)蒸汽養(yǎng)護(hù)：蒸汽養(yǎng)護(hù)： 自然養(yǎng)護(hù)：自然養(yǎng)護(hù)： 加速養(yǎng)護(hù)加速養(yǎng)護(hù)溫度溫度士士22，相對(duì)濕度相對(duì)濕度9595以上以上（定期灑水）（定期灑水） 在在大于大于1atm 1atm 、大于、大于100100的蒸汽中進(jìn)的蒸汽中進(jìn) 行養(yǎng)護(hù)行養(yǎng)護(hù)在在1atm1atm、100100以下的蒸汽中進(jìn)行的以下的蒸汽中進(jìn)行的養(yǎng)護(hù)養(yǎng)護(hù)同條件養(yǎng)護(hù)：同條件養(yǎng)護(hù)： 把試件放在

14、與把試件放在與工程環(huán)境相同工程環(huán)境相同的條件下進(jìn)行的養(yǎng)護(hù)的條件下進(jìn)行的養(yǎng)護(hù)試驗(yàn)方法試驗(yàn)方法表面擦干，即可測(cè)定表面擦干，即可測(cè)定 試件濕度：試件濕度： 加載速率：加載速率： 0.3 0.31.01.0a/sa/sC30C30：0.30.30.50.5a/sa/sC30 C30 C60C60：0.50.50.80.8a/sa/sC60C60：0.80.81.01.0a/sa/s5.水泥混凝土抗壓強(qiáng)度的評(píng)定5.1水泥混凝土抗壓強(qiáng)度的評(píng)定（1）評(píng)定混凝土的抗壓強(qiáng)度,應(yīng)以標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)生28d齡期的邊長(zhǎng)為150mm立方體試件、在標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)條件下測(cè)得的極限抗壓強(qiáng)度為準(zhǔn)。（2）水泥混凝土強(qiáng)度合格的標(biāo)準(zhǔn) 1）當(dāng)需要評(píng)定的試件小于10組時(shí)采用非統(tǒng)計(jì)方法進(jìn)行 Rn1.15R Rmin0.95R 2）試件10組時(shí)，應(yīng)以數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法按下述條件評(píng)定： Rn- K1Sn0.9R RminK2R 式中： n同批混凝土試件組數(shù)； Rn同批n組試件強(qiáng)度的平均值(MPa)； Sn同批n組試件強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)差(MPa)， Sn0.06 R時(shí)取0.06 R R混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)(MPa)； Rminn組試件中強(qiáng)度最低一組的值(MPa)： K1、K2合格判定系數(shù)，見(jiàn)附表D。（3）其他應(yīng)注意的事項(xiàng)）其他應(yīng)注意的事項(xiàng)1）評(píng)定混凝土的強(qiáng)度時(shí)，以單位工程中強(qiáng)度等級(jí)相同